CN114695396A - 像素结构及图像传感器 - Google Patents

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metal line
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刘芃宇
石文杰
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SmartSens Technology Shanghai Co Ltd
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Abstract

本申请属于半导体器件技术领域，涉及像素结构及图像传感器，其中，像素结构包括多个像素单元及第一金属线。多个像素单元以蜂窝状排布，且奇数行的像素单元与相邻的偶数行的像素单元的列位置不同。其中，每个像素单元均为六边形，且每个像素单元均包括感光区以及列向对称的第一侧走线区和第二侧走线区。第一金属线连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元和至少一个偶数行的像素单元，且在同一列中，第一金属线在奇数行的像素单元的第一侧走线区走线，在偶数行的像素单元的第二侧走线区走线。因此，本申请能够改善或避免产生像素单元感光区的金属挡光问题，进而实现提升图像传感器的检测效果的目的。

Description

像素结构及图像传感器
技术领域
本申请涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种像素结构及图像传感器。
背景技术
随着图像传感器的技术的发展，图像传感器的应用领域也越来越广泛，例如，图像传感器可以应用于医疗辐射成像、工业探伤、安检等领域。
目前，进行荧光测序应用的图像传感器，其像素结构可以使用蜂窝状排布的六边形像素单元。然而，蜂窝状排布的六边形像素单元与传统的棋盘格阵列排布的像素单元阵列不同，由于蜂窝状排布的六边形像素单元在保持统一行位置坐标的前提下，其相邻行的像素单元不处于相同的列位置坐标，所以如果蜂窝状排布的六边形像素单元跟传统的棋盘格阵列排布的像素单元阵列一样，使用垂直的金属线走线，会在像素单元感光区造成金属挡光的问题，直接会影响图像传感器的检测效果。
针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本申请要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供了像素结构及图像传感器，以实现优化蜂窝状排布的六边形像素单元阵列的走线，改善或避免产生像素单元感光区的金属挡光问题，从而实现提升图像传感器的检测效果的目的。
本申请是这样实现的：
本申请提供了一种像素结构，包括多个像素单元及第一金属线。多个像素单元以蜂窝状排布，且奇数行的像素单元与相邻的偶数行的像素单元的列位置不同。其中，每个像素单元均为六边形，且每个像素单元均包括感光区以及列向对称的第一侧走线区和第二侧走线区。第一金属线连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元和至少一个偶数行的像素单元，且在同一列中，第一金属线在奇数行的像素单元的第一侧走线区走线，在偶数行的像素单元的第二侧走线区走线。
可选地，第一金属线包括至少一条直线段、至少一条第一斜线段和/或至少一条第二斜线段。其中，第一金属线相邻的两条直线段通过第一斜线段或第二斜线段连接，第一金属线的第一斜线段和第一金属线的第二斜线段的倾斜方向不同。奇数行的像素单元的第一侧走线区和偶数行的像素单元的第二侧走线区中均包括第一金属线的直线段、第一斜线段和/或第二斜线段。
可选地，每个像素单元均包括六边形的有效像素边界，且六边形的有效像素边界包括列向竖直边、第一倾斜边和第二倾斜边。第一金属线的直线段平行于邻近的列向竖直边，第一金属线的第一斜线段平行于邻近的第一斜边，第一金属线的第二斜线段平行于邻近的第二斜边。其中，第一金属线的直线段与相邻连接的第一金属线的第一斜线段形成第一拐角，与相邻连接的第一金属线的第二斜线段形成第二拐角，且第一拐角和第二拐角均为120°。
可选地，还包括第二金属线。第二金属线线连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元和至少一个偶数行的像素单元，且在同一列中，第二金属线在奇数行的像素单元的第二侧走线区走线，在偶数行的像素单元的第一侧走线区走线。
可选地，第二金属线与相邻的第一金属线对称。
可选地，第一金属线为电源信号传输线，第二金属线为数据读出线。
可选地，每个像素单元的感光区均为位于其中心处的光电二极管。其中，光电二极管包括六边形光电二极管、八边形光电二极管、圆形光电二极管中的一种。
可选地，每个像素单元的六边形的有效像素边界的边长均为3μm。六边形光电二极管的边长均为1.8μm。或，八边形光电二极管包括四条长边和四条短边，其中，长边的长度为1.6μm，短边的长度为1.13μm。
可选地，每个像素单元的上表面对应一圆形的微透镜单元，微透镜单元的半径为2.5μm。
可选地，每个像素单元的还包括依次连接的传输晶体管、重启晶体管。传输晶体管连接在感光区的列向底部，且传输晶体管和重启晶体管之间包括浮空节点。
可选地，传输晶体管的栅极在列向下端的形状为倒梯形。重启晶体管连接到倒梯形的短底边上。
可选地，浮空节点与重启晶体管的源端复用，采用线式排布结构，以减小浮空节点处的有源区的面积。
可选地，传输晶体管和重启晶体管之间还连接有双转换增益控制晶体管。双转换增益控制晶体管与浮空节点和重启晶体管的源端进行复用，采用线式排布结构，以减小浮空节点处的有源区的面积。
可选地，包括至少两列像素单元，且还包括源极跟随器。源极跟随器设置在三个六边形的像素单元的交点处。
可选地，还包括行方向走线的驱动信号线，且驱动信号线的走线过程在水平方向上绕过源极跟随器。驱动信号线包括传输晶体管的驱动信号线、双转换增益控制晶体管的驱动信号线及重启晶体管的驱动信号线中的至少一种。
可选地，源极跟随器的旁边设有行选择晶体管。行选择晶体管与源极跟随器共用源极。驱动信号线还包括行选择晶体管的驱动信号线。
可选地，第一金属线与源极跟随器的源极连接，并覆盖源极跟随器的源极，且第一金属线上设置有金属挡光层，金属挡光层位于源极跟随器的源极的上方。和/或，第二金属线与源极跟随器的漏极连接，并覆盖源极跟随器的漏极，且第二金属线上设置有金属挡光层，金属挡光层位于源极跟随器的漏极的上方。
本申请还提供一种图像传感器，包括如上所描述的像素结构。
本申请提供了像素结构及图像传感器，其中，像素结构包括多个像素单元及第一金属线。多个像素单元以蜂窝状排布，且奇数行的像素单元与相邻的偶数行的像素单元的列位置不同。其中，每个像素单元均为六边形，且每个像素单元均包括感光区以及列向对称的第一侧走线区和第二侧走线区。第一金属线连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元和至少一个偶数行的像素单元，且在同一列中，第一金属线在奇数行的像素单元的第一侧走线区走线，在偶数行的像素单元的第二侧走线区走线。因此，本申请提供的像素结构，针对以蜂窝状排布的像素单元，在同一列中，使得金属线在奇数行的像素单元与相邻的偶数行的像素单元之间进行弯折走线，以绕开每个像素单元的感光区，从而本申请能够改善或避免产生像素单元感光区的金属挡光问题，进而实现提升图像传感器的检测效果的目的。
为让本申请的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是本申请第一实施例提供的像素结构的第一平面示意图；
图2是本申请第一实施例提供的像素结构的像素单元的第一示意图；
图3是本申请第一实施例提供的像素结构的像素单元的第二示意图；
图4是本申请第一实施例提供的像素结构的第二平面示意图；
图5是本申请第一实施例提供的像素结构的第三平面示意图；
图6是本申请第一实施例提供的像素结构的第四平面示意图；
图7是本申请第一实施例提供的传输电路的第一布局示意图；
图8是本申请第一实施例提供的源极跟随器的第一布局示意图；
图9是本申请第一实施例提供的传输电路的第二布局示意图；
图10是本申请第一实施例提供的源极跟随器的第二布局示意图；
图11是本申请第一实施例提供的源极跟随器的第三布局示意图；
图12是本申请第二实施例提供的像素结构的平面示意图；
图13是本申请第二实施例提供的源极跟随器的第二布局示意图；
图14是本申请第二实施例提供的源极跟随器的第二布局示意图；
图15是本申请第二实施例提供的源极跟随器的第三布局示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
第一实施例：
为了清楚的描述本申请第一实施例提供的像素结构，请参见图1至图11。
本申请第一实施例提供的像素结构，包括多个像素单元P1及第一金属线L1。
其中，多个像素单元P1以蜂窝状排布(例如，图1中示出两行蜂窝状排布的多个像素单元P1)，且奇数行的像素单元P1与相邻的偶数行的像素单元P1的列位置不同。其中，每个像素单元P1均为六边形，且每个像素单元P1均包括感光区PD以及列向对称的第一侧走线区K1和第二侧走线区K2。
在一可选实施方式中，每个像素单元P1优选为正六边形。
在一可选实施方式中，像素单元P1中的感光区PD可以为光电二极管或光栅等等。优选地，像素单元P1中的感光区PD为光电二极管。其中，光电二极管可以是在衬底上形成n型掺杂区域得到。
在一可选实施方式中，每个像素单元P1的感光区PD均为位于其中心处。其中，感光区PD可以包括六边形感光区PD1(例如正六边形的光电二极管)、八边形感光区PD2(例如八边形的光电二极管)、圆形感光区(例如圆形的光电二极管)等等中的一种或多种。
在一可选实施方式中，每个像素单元P1均包括六边形的有效像素边界B1。其中，像素单元P1的感光区PD位于六边形的有效像素边界B1所围成的区域的中心位置处，且像素单元P1的感光区PD与六边形的有效像素边界B1存在一定距离，以在像素单元P1的感光区PD与六边形的有效像素边界B1之间形成空白区(或称走线区、有源区)。优选地，为了方便描述，通过虚拟的列向对称线将像素单元P1的感光区PD与六边形的有效像素边界B1之间形成空白区分成第一侧走线区K1和第二侧走线区K2。
参见图2，在一可选实施方式中，考虑到使用了六边形的有效像素形状(即具有六边形的有效像素边界B1)，为了与六边形的有效像素边界B1进行匹配，达到最大的有效感光面积，我们对光电二极管的形状也进行了优化设计，将感光区PD可以设置为六边形光电二极管PD1，因此，位于六边形的有效像素边界B1围成的区域的中心位置的六边形光电二极管PD1可以很好地接收由光纤面板中的导光纤维传导再经像素单元P1表面微透镜(优选地，每个像素单元P1的上表面对应一微透镜单元)汇聚的有效荧光信号，并且六边形光电二极管PD1的每边与六边形的有效像素边界B1的每边的距离固定且一致，可以实现像素单元P1之间起到更好的隔离效果，即可以更好地抑制串扰。为了方便理解像素单元P1上表面对应的微透镜单元与像素单元P1中的六边形光电二极管PD1、六边形的有效像素边界B1的尺寸配合关系，以下进行举例说明：例如，每个像素单元P1的上表面对应的微透镜单元可以为半径为2.5μm的圆形微透镜单元(图2中未示出)，且每个像素单元P1的六边形的有效像素边界B1的边长均可以为3μm，此外，位于该六边形的有效像素边界B1所围成的区域的中心位置处的六边形光电二极管PD1的边长均可以为1.8μm，上述尺寸配合关系通过光学仿真分析可知，像素单元P1对经过微透镜单元汇聚的入射光的吸收效率超过90％。
参见图3，在其他可选实施方式中，虑到使用了六边形的有效像素形状，为了与六边形的有效像素边界B1进行匹配，达到最大的有效感光面积，我们对光电二极管的形状也进行了优化设计，将感光区PD可以设置为八边形光电二极管PD2，因此，位于六边形的有效像素形状的中心位置的八边形光电二极管PD2可以很好地接收由光纤面板中的导光纤维传导再经像素单元P1表面微透镜(优选地，每个像素单元P1的上表面对应一微透镜单元)汇聚的有效荧光信号，并且八边形光电二极管PD2具有更接近圆形的感光区PD域，因此，八边形光电二极管PD2的应用不仅能够使得像素单元P1之间起到较好的隔离效果，还可以更好的接收微透镜单元所汇聚的荧光信号。为了方便理解像素单元P1上表面对应的微透镜单元与像素单元P1中的八边形光电二极管PD2、六边形的有效像素边界B1的尺寸配合关系，以下进行举例说明：例如，每个像素单元P1的上表面对应的微透镜单元可以为半径为2.5μm的圆形微透镜单元(图3中未示出)，且每个像素单元P1的六边形的有效像素边界B1的边长均可以为3μm，此外，位于该六边形的有效像素边界B1所围成的区域的中心位置处的八边形光电二极管PD2包括四条长边和四条短边，其中，长边的长度可以为1.6μm，短边的长度可以为1.13μm，上述尺寸配合关系通过光学仿真分析可知，像素单元P1对经过微透镜单元汇聚的入射光的吸收效率超过90％。
因此，本实施例提供的像素结构能够针对针对不同强度的荧光信号探测，以及不同的芯片制造工艺条件，可以根据实际情况使用不同形状的光电二极管。
其中，第一金属线L1连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元P1和至少一个偶数行的像素单元P1，且在同一列中，第一金属线L1在奇数行的像素单元P1的第一侧走线区K1走线，在偶数行的像素单元P1的第二侧走线区K2走线。
因此，本实施例提供的像素结构，针对以蜂窝状排布的像素单元P1(即蜂窝状像素阵列)，在同一列中，使得金属线在奇数行的像素单元P1与相邻的偶数行的像素单元P1之间进行弯折走线(或称“蛇行”走线)，以绕开每个像素单元P1的感光区PD(如图1所示)，上述走线方式可以在蜂窝状像素阵列中很好的连接列方向的多个像素单元P1，使得其所连接的不同行位置的像素单元P1相对列向走线的第一金属线L1都有基本相似的拓扑结构，可以减小由于布局差异过大导致的均一性差问题，此外，绕开感光区PD的第一金属线L1的结构可以改善或避免产生金属挡光问题，进而增大光电二极管的有效感光面积，在进行有较大荧光强度信号的探测时会有更好的表现。
在一可选实施方式中，参见图4至图6，第一金属线L1包括至少一条直线段L101、至少一条第一斜线段L102和/或至少一条第二斜线段L103。其中，第一金属线L1相邻的两条直线段L101通过第一斜线段L102或第二斜线段L103连接，第一金属线L1的第一斜线段L102和第一金属线L1的第二斜线段L103的倾斜方向不同。因此，奇数行的像素单元P1的第一侧走线区K1和偶数行的像素单元P1的第二侧走线区K2中均可以包括第一金属线L1的直线段L101、第一斜线段L102和/或第二斜线段L103。
在一可选实施方式中，参见图4至图6，第一金属线L1的直线段L101平行于邻近的六边形的有效像素边界B1包括的列向竖直边，第一金属线L1的第一斜线段L102平行于邻近的六边形的有效像素边界B1包括的第一斜边，第一金属线L1的第二斜线段L103平行于邻近的六边形的有效像素边界B1包括的第二斜边，即第一金属线L1平行于相邻六边形的有效像素边界B1的边界线。其中，第一金属线L1的直线段L101与相邻连接的第一金属线L1的第一斜线段L102形成第一拐角，与相邻连接的第一金属线L1的第二斜线段L103形成第二拐角，且第一拐角和第二拐角均为120°。
在一可选实施方式中，第一金属线L1平行于相邻六边形的有效像素边界B1的边界线，且不与之重叠，这样可以保证后续与其他元件(例如源极跟随器SF)过孔相连时第一金属线L1能够列向垂直布局，以减少第一金属线L1对其他相连的元件的影响。
在其他可选实施方式中，第一金属线L1平行于相邻六边形的有效像素边界B1的边界线，且可以与之重叠。
在一可选实施方式中，参见图7，本实施例提供的像素结构中还可以包括传输晶体管TX、重启晶体管RST，且传输晶体管TX、重启晶体管RST包括于每个像素单元P1中。优选地，每个像素单元P1包括的传输晶体管TX、重启晶体管RST依次连接，其中，传输晶体管TX连接在感光区PD的列向底部，且传输晶体管TX和重启晶体管RST之间包括浮空节点FD。
在一可选实施方式中，参见图7，传输晶体管TX的栅极在列向下端的形状为倒梯形。重启晶体管RST连接到倒梯形的短底边上。
在一可选实施方式中，重启晶体管RST与浮空节点FD的源端复用，采用线式排布结构(可以理解为，源极、漏极和栅极都排布在一条列向垂直的直线上)，以通过避免拐弯来最大程度的减小浮空节点FD处的有源区的面积，从而减小浮空节点FD处的寄生电容，进而在传输相同电子时可以产生更大的电压变化，有利于后端传输电路与信号识别电路的处理，并减小电路内部噪声的影响，可以提高小强度的光信号，以保障检测的准确率(例如提高小强度的荧光信号，乃至单分子荧光检测中的探测准确度)。
因此，本实施例提供的像素结构为优化信号读出和信号转化能力，针对感光区PD中存储电子的传输通道，以及电子信号转换为电压信号的浮空节点FD位置进行了设计：在输晶体管的栅端控制上，为与感光区PD朝向浮空节点FD的有源区宽度变化相匹配，通过优化栅极形状，采用倒梯形结构，实现沟道的宽窄变化，使得感光区PD中PN结内的电子可以更好的传输至浮空节点FD区域，减小在大信号强度下的电子残留来避免在下一次读出时出现错误信息。此外，在浮空节点FD区域，通过优化减小其有源区面积来减小寄生电容，在传输相同电子时可以产生更大的电压变化，有利于后端传输电路与信号识别电路的处理，并减小电路内部噪声的影响，可以提高小强度的光信号，以保障检测的准确率(例如提高小强度的荧光信号，乃至单分子荧光检测中的探测准确度)。
在一可选实施方式中，参见图8，本实施例提供的像素结构可以包括至少两列像素单元P1，且还包括源极跟随器SF。源极跟随器SF设置在三个六边形的像素单元P1的交点处。可以理解的，在用于将浮空节点FD电压信号传输至读出信号线的源极跟随器SF上，本实施例对其版图布局也进行了特殊的设计：由于源极跟随器SF处于信号读出放大的第一级，该位置的晶体管输入噪声将与光电压信号(例如荧光电压信号)直接叠加，因此其噪声的影响最大，也最需要被抑制，所以，为了减小源极跟随器SF的噪声，将源极跟随器SF放置于远离感光区PD的位置(例如，源极跟随器SF设置在三个六边形的像素单元P1的有效像素边界B1的交点处，以实现将源极跟随器SF放置于远离光电二极管的位置)，减小感光区PD产生的电子扩散出来对源极跟随器SF的影响，以及减少布线和衬底对源极跟随器SF的影响。
在一可选实施方式中，参见图8，源极跟随器SF的源极或漏极可以连接第一金属线L1(例如，当第一金属线L1为电源信号传输线时连接源极跟随器SF的源极；或者，当第一金属线L1为数据读出线时连接源极跟随器SF的漏极)，且第一金属线L1覆盖源极跟随器SF的源极或漏极，因此，能够减少不理想的光入射到源极跟随器SF的源极或漏极上所产生的电子导致的噪声。优选地，第一金属线L1上设置有金属挡光层(图中未示出)，该金属挡光层位于源极跟随器SF的源极或漏极的上方，因此，能够进一步减少不理想的光入射到源极跟随器SF的源极或漏极上所产生的电子导致的噪声。
在一可选实施方式中，参见图8，本实施例提供的像素结构还可以包括行方向走线的驱动信号线，且驱动信号线的走线过程在水平方向或同一水平面上绕过源极跟随器SF。其中，驱动信号线可以包括传输晶体管的驱动信号线DL1、重启晶体管的驱动信号线DL3等等中的至少一种。因此，本实施例提供的像素结构，在行方向金属走线上，传输晶体管的驱动信号线DL1、重启晶体管的驱动信号线DL3等等绕过源极跟随器SF(可以理解为，不在源极跟随器SF的有源区和栅极上方经过)，可以减小驱动电压信号强度变化产生的干扰。
在一可选实施方式中，参见图9，本实施例提供的像素结构的每个像素单元P1中还可以包括双转换增益控制晶体管DCG，且该双转换增益控制晶体管DCG连接在传输晶体管TX和重启晶体管RST之间，并且位于浮空节点FD与重启晶体管RST之间。优选地，转换增益控制晶体管与浮空节点FD和重启晶体管RST的源端进行复用，采用线式排布结构，以减小浮空节点FD处的有源区的面积。此外，参见图10，双转换增益控制晶体管的驱动信号线DL2在行方向走线时，可以参考传输晶体管的驱动信号线DL1、重启晶体管的驱动信号线DL3等等走线，在此不再赘述。
在一可选实施方式中，参见图11，本实施例提供的像素结构还可以包括行选择晶体管RS，该行选择晶体管RS设置在源极跟随器SF的旁边。优选地，行选择晶体管RS与源极跟随器SF共用源极。此外，参见图11，行选择晶体管的驱动信号线DL4在行方向走线时，可以参考传输晶体管的驱动信号线DL1、重启晶体管DL3的驱动信号线等等走线，在此不再赘述。
本申请第一实施例提供的像素结构，包括多个像素单元P1及第一金属线L1；多个像素单元P1以蜂窝状排布，且奇数行的像素单元P1与相邻的偶数行的像素单元P1的列位置不同；其中，每个像素单元P1均为六边形，且每个像素单元P1均包括感光区PD以及列向对称的第一侧走线区K1和第二侧走线区K2；第一金属线L1连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元P1和至少一个偶数行的像素单元P1，且在同一列中，第一金属线L1在奇数行的像素单元P1的第一侧走线区K1走线，在偶数行的像素单元P1的第二侧走线区K2走线。因此，本申请第一实施例提供的像素结构，针对以蜂窝状排布的像素单元P1，在同一列中，使得金属线在奇数行的像素单元P1与相邻的偶数行的像素单元P1之间进行弯折走线，以绕开每个像素单元P1的感光区PD，从而本申请第一实施例提供的像素结构能够改善或避免产生像素单元P1感光区PD的金属挡光问题，进而实现提升图像传感器的检测效果的目的。
第二实施例：
为了清楚的描述本申请第二实施例提供的像素结构，请参见图1至图15。
参见图1和图12，本申请第二实施例提供的像素结构与本申请第一实施例提供的像素结构的区别在于，还包括第二金属线L2。优选地，第一金属线L1可以为电源信号传输线，第二金属线L2可以数据读出线。
参见图12，本申请第二实施例提供的像素结构中，第一金属线L1连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元P1和至少一个偶数行的像素单元P1，且在同一列中，第一金属线L1在奇数行的像素单元P1的第一侧走线区K1走线，在偶数行的像素单元P1的第二侧走线区K2走线。
参见图12，本申请第二实施例提供的像素结构中，第二金属线L2连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元P1和至少一个偶数行的像素单元P1，且在同一列中，第二金属线L2在奇数行的像素单元P1的第二侧走线区K2走线，在偶数行的像素单元P1的第一侧走线区K1走线。
因此，本实施例提供的像素结构，针对以蜂窝状排布的像素单元P1(即蜂窝状像素阵列)，在同一列中，使得第一金属线L1和第二金属线L2在奇数行的像素单元P1与相邻的偶数行的像素单元P1之间分别进行弯折走线(或称“蛇行”走线)，以绕开每个像素单元P1的感光区PD(如图12所示)，上述走线方式可以在蜂窝状像素阵列中很好的连接列方向的多个像素单元P1，使得其所连接的不同行位置的像素单元P1相对列向走线的第一金属线L1和第二金属线L2都有基本相似的拓扑结构，可以减小由于布局差异过大导致的均一性差问题，此外，绕开感光区PD的第一金属线L1的结构和第二金属线L2的结构可以改善或避免产生金属挡光问题，进而增大光电二极管的有效感光面积，在进行有较大荧光强度信号的探测时会有更好的表现。
在一可选实施方式中，第二金属线L2与相邻的第一金属线L1的对称。
在一可选实施方式中，第二金属线L2包括至少一条直线段、至少一条第一斜线段和/或至少一条第二斜线段。其中，第二金属线L2相邻的两条直线段通过第一斜线段或第二斜线段连接，第二金属线L2的第一斜线段和所述第二金属线L2的第二斜线段的倾斜方向不同。因此，奇数行的像素单元P1的第二侧走线区K2和偶数行的像素单元P1的第一侧走线区K1中均包括所述第二金属线L2的直线段、第一斜线段和/或第二斜线段。
在一可选实施方式中，第二金属线L2的直线段平行于邻近的六边形的有效像素边界B1包括的轴向竖直边，第二金属线L2的第一斜线段平行于邻近的六边形的有效像素边界B1包括的第一斜边，第二金属线L2的第二斜线段平行于邻近的六边形的有效像素边界B1包括的第二斜边，即第二金属线L2平行于相邻六边形的有效像素边界B1的边界线。其中，第二金属线L2的直线段与相邻连接的所述第二金属线L2的第一斜线段形成第一拐角，与相邻连接的所述第二金属线L2的第二斜线段形成第二拐角，且所述第一拐角和所述第二拐角均为120°。
在一可选实施方式中，第二金属线L2平行于相邻六边形的有效像素边界B1的边界线，且不与之重叠，这样可以保证后续与其他元件(例如源极跟随器SF)过孔相连时第二金属线L2能够列向垂直布局，以减少第二金属线L2对其他相连的元件的影响。
在其他可选实施方式中，第二金属线L2平行于相邻六边形的有效像素边界B1的边界线，且可以与之重叠。
在一可选实施方式中，第二金属线L2和第一金属线L1连接的奇数行的像素单元P1和偶数行的像素单元P1具有相似或相同的拓扑结构。
在一可选实施方式中，参见图13至图15，第二金属线L2与源极跟随器SF的漏极连接，并覆盖源极跟随器SF的漏极，且第二金属线L2上设置有金属挡光层(图中未示出)，金属挡光层位于源极跟随器SF的漏极的上方。并且，第一金属线L1与源极跟随器SF的源极连接，并覆盖源极跟随器SF的源极，且第一金属线L1上设置有金属挡光层，金属挡光层位于源极跟随器SF的源极的上方。因此，本实施例提供的像素结构中列向的金属走线(电源信号线和数据读出线)需要连接源极跟随器SF的源极和漏极，在上方位置设置金属挡光层，利用垂直向的金属遮挡源极与漏极，减少各种不理想的光注入到有源区(例如源极跟随器SF的源极和漏极)产生电子引入噪声。
在一可选实施方式中，本申请第二实施例提供的像素结构中，多个像素单元P1、微透镜单元、第一金属线L1、传输晶体管TX、重启晶体管RST、双转换增益控制晶体管DCG、源极跟随器SF、行选择晶体管RS、驱动信号线等等的具体实施方式及有益效果，可以参考本申请第一实施例提供的像素结构，在此将不再赘述。
本申请第一实施例提供的像素结构，包括多个像素单元P1、第一金属线L1及第二金属线L2；其中，多个像素单元P1以蜂窝状排布，且奇数行的像素单元P1与相邻的偶数行的像素单元P1的列位置不同；其中，每个像素单元P1均为六边形，且每个像素单元P1均包括感光区PD以及列向对称的第一侧走线区K1和第二侧走线区K2；第一金属线L1连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元P1和至少一个偶数行的像素单元P1，且在同一列中，第一金属线L1在奇数行的像素单元P1的第一侧走线区K1走线，在偶数行的像素单元P1的第二侧走线区K2走线；其中，第二金属线L2连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元P1和至少一个偶数行的像素单元P1，且在同一列中，第二金属线L2在奇数行的像素单元P1的第二侧走线区K2走线，在偶数行的像素单元P1的第一侧走线区K1走线。因此，本申请第二实施例提供的像素结构，针对以蜂窝状排布的像素单元P1，在同一列中，使得第一金属线L1和第二金属线L2在奇数行的像素单元P1与相邻的偶数行的像素单元P1之间分别进行弯折走线，以绕开每个像素单元P1的感光区PD，从而本申请第二实施例提供的像素结构能够改善或避免产生像素单元P1感光区PD的金属挡光问题，进而实现提升图像传感器的检测效果的目的。
此外，本申请的实施例还提供一种图像传感器，该图像传感器包括如第一实施例或第二实施例所描述的像素结构。因此，本申请的实施例提供的图像传感器能够改善或避免产生像素单元P1感光区PD的金属挡光问题，进而实现提升检测效果的目的。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。取决于语境，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种像素结构，其特征在于，包括多个像素单元及第一金属线；
所述多个像素单元以蜂窝状排布，且奇数行的像素单元与相邻的偶数行的像素单元的列位置不同；
其中，每个像素单元均为六边形，且所述每个像素单元均包括感光区以及列向对称的第一侧走线区和第二侧走线区；
所述第一金属线连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元和至少一个偶数行的像素单元，且在同一列中，所述第一金属线在所述奇数行的像素单元的第一侧走线区走线，在所述偶数行的像素单元的第二侧走线区走线。
2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一金属线包括至少一条直线段、至少一条第一斜线段和/或至少一条第二斜线段；
其中，所述第一金属线相邻的两条直线段通过第一斜线段或第二斜线段连接，所述第一金属线的第一斜线段和所述第一金属线的第二斜线段的倾斜方向不同；
所述奇数行的像素单元的第一侧走线区和所述偶数行的像素单元的第二侧走线区中均包括所述第一金属线的直线段、第一斜线段和/或第二斜线段。
3.如权利要求2所述的像素结构，其特征在于，每个像素单元均包括六边形的有效像素边界，且所述六边形的有效像素边界包括列向竖直边、第一倾斜边和第二倾斜边；
所述第一金属线的直线段平行于邻近的所述列向竖直边，所述第一金属线的第一斜线段平行于邻近的所述第一斜边，所述第一金属线的第二斜线段平行于邻近的所述第二斜边；
其中，所述第一金属线的直线段与相邻连接的所述第一金属线的第一斜线段形成第一拐角，与相邻连接的所述第一金属线的第二斜线段形成第二拐角，且所述第一拐角和所述第二拐角均为120°。
4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，还包括第二金属线；
所述第二金属线线连接同一列中的至少一个奇数行的像素单元和至少一个偶数行的像素单元，且在同一列中，所述第二金属线在所述奇数行的像素单元的第二侧走线区走线，在所述偶数行的像素单元的第一侧走线区走线。
5.如权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述第二金属线与相邻的第一金属线对称。
6.如权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述第一金属线为电源信号传输线，所述第二金属线为数据读出线。
7.如权利要求1至6中任一项所述的像素结构，其特征在于，所述每个像素单元的感光区均为位于其中心处的光电二极管；
其中，所述光电二极管包括六边形光电二极管、八边形光电二极管、圆形光电二极管中的一种。
8.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于，所述每个像素单元的六边形的有效像素边界的边长均为3μm。
9.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于，所述六边形光电二极管的边长均为1.8μm；或，
所述八边形光电二极管包括四条长边和四条短边，其中，所述长边的长度为1.6μm，所述短边的长度为1.13μm。
10.如权利要求1至6中任一项所述的像素结构，其特征在于，所述每个像素单元的还包括依次连接的传输晶体管、重启晶体管；
所述传输晶体管连接在所述感光区的列向底部的一边上，且所述传输晶体管和所述重启晶体管之间包括浮空节点。
11.如权利要求10所述的像素结构，其特征在于，所述传输晶体管的栅极在列向下端的形状为倒梯形；
所述重启晶体管连接到所述倒梯形的短底边上。
12.如权利要求10所述的像素结构，其特征在于，所述浮空节点与所述重启晶体管的源端复用，采用线式排布结构，以减小所述浮空节点处的有源区的面积。
13.如权利要求10所述的像素结构，其特征在于，所述传输晶体管和所述重启晶体管之间还连接有双转换增益控制晶体管；
所述双转换增益控制晶体管与所述浮空节点和所述重启晶体管的源端进行复用，采用线式排布结构，以减小所述浮空节点处的有源区的面积。
14.如权利要求10所述的像素结构，其特征在于，包括至少两列像素单元，且还包括源极跟随器；
所述源极跟随器设置在三个六边形的像素单元的交点处。
15.如权利要求14所述的像素结构，其特征在于，还包括行方向走线的驱动信号线，且所述驱动信号线的走线过程在水平方向上绕过所述源极跟随器；
所述驱动信号线包括所述传输晶体管的驱动信号线、双转换增益控制晶体管的驱动信号线及所述重启晶体管的驱动信号线中的至少一种。
16.如权利要求15所述的像素结构，其特征在于，所述源极跟随器的旁边设有行选择晶体管；
所述行选择晶体管与所述源极跟随器共用源极；
所述驱动信号线还包括所述行选择晶体管的驱动信号线。
17.如权利要求14所述的像素结构，其特征在于，所述第一金属线与所述源极跟随器的源极连接，并覆盖所述源极跟随器的源极，且所述第一金属线上设置有金属挡光层，所述金属挡光层位于所述源极跟随器的源极的上方；和/或，
所述第二金属线与所述源极跟随器的漏极连接，并覆盖所述源极跟随器的漏极，且所述第二金属线上设置有金属挡光层，所述金属挡光层位于所述源极跟随器的漏极的上方。
18.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1至17中任一项所述的像素结构。
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